Diodenlasersysteme im blauen und UV-Spektralbereich

Für den Einsatz in der Raman-Spektroskopie werden neuartige Diodenlaser basierte Lichtquellen mit einer Emission im blauen und UV-Spektralbereich entwickelt. Hierbei werden zwei Konzepte verfolgt. Die Emission von Halbleiterlasern mit verteilter Rückkopplung (DFB-Laser) bei 976 nm wird mittels nichtlinearer Frequenzkonversion zu 488 nm umgewandelt. Diese Anregungslichtquellen lassen sich mit mikrooptischen Komponenten in kompakter Bauweise für portable Raman-Messsysteme realisieren.
Für die Erzeugung von Laserstrahlung im UV-Spektralbereich wird ein kommerziell verfügbarer Diodenlaser bei 445 nm als Gewinnmedium in einer externen Laserkavität genutzt. Die somit wellenlängenstabile Emission ist ideal als Pumplicht für Frequenzverdopplung geeignet.

SHG-Mikrosystemlichtquelle bei 488 nm
SHG-Mikrosystemlichtquelle bei 488 nm

Funktionsprinzip

Die Emission eines wellenlängenstabilisierten Diodenlasers wird mittels Mikrooptiken in einen Kristall zur nicht-linearen Frequenzkonversion abgebildet. Zur effektiven Umwandlung in den sichtbaren Spektralbereich wird hierbei ein Kristall mit Wellenleiterstruktur verwendet, der es erlaubt auch bei den relativ kleinen optischen Leistungen eines DFB Lasers bis 50 mW bei 488 nm zu erreichen. Das gesamte Bauteil ist auf einem Halter der Größe 25 mm x 25 mm untergebracht.

Anwendungen

  • Anregungslichtquelle für die Raman-Spektroskopie und Shifted Excitation Raman Difference Spectroscopy – SERDS

Typische Wellenlängen

  • 488 nm (SHG)
  • 445 nm (ECDL)

Technologie und Montage

  • Halbleiter-Schichtstrukturen mit MOVPE
  • Laserstrukturen mit internem Gitter
  • Aktive Montage auf mikrooptische Bank
  • Nicht-lineare Frequenzkonversion
  • Diodenlaser in externer Kavität

Typische Daten

  • SHG-Mikrosystemlichtquelle mit 50 mW bei 488 nm und 25 % Konversionseffizienz
  • ECDL mit 400 mW bei 445 nm

Die Entwicklungen der Diodenlaser finden im Projekt HautScan statt und werden durch die Einstein Stiftung Berlin gefördert (Laufzeit: 01.08.2012 - 31.07.2015).